RU2802921C1 - Three-product hydrocyclone - Google Patents
Three-product hydrocyclone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802921C1 RU2802921C1 RU2022135329A RU2022135329A RU2802921C1 RU 2802921 C1 RU2802921 C1 RU 2802921C1 RU 2022135329 A RU2022135329 A RU 2022135329A RU 2022135329 A RU2022135329 A RU 2022135329A RU 2802921 C1 RU2802921 C1 RU 2802921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- water
- diameter
- supply
- drain
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 10
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 claims description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000037213 diet Effects 0.000 description 1
- 235000005911 diet Nutrition 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 235000013379 molasses Nutrition 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 230000003245 working effect Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для очистки шламовых шахтных сточных вод и может быть использовано для очистки вод шламовых отстойников обогатительных фабрик. The invention relates to devices for purifying sludge mine wastewater and can be used to purify water from sludge settling tanks of processing plants.
Известен трехпродуктовый гидроциклон (А.С. 476033, опубл. 05.07.1975, Бюл. 25), состоящий из цилиндрического корпуса, входного патрубка для подачи исходной смеси, сливного патрубка для выпуска осветленного продукта. К верхней части корпуса примыкает цилиндрическая камера дополнительной очистки с выпускным патрубком.A three-product hydrocyclone is known (A.S. 476033, published 07/05/1975, Bulletin 25), consisting of a cylindrical body, an inlet pipe for supplying the initial mixture, and a drain pipe for releasing the clarified product. A cylindrical chamber for additional cleaning with an outlet pipe is adjacent to the upper part of the housing.
Недостатком гидроциклона является невозможность выпуска через выпускной патрубок смеси воды и мелких частиц (0,5 мм) горной породы, так как их смесь имеет плотность больше плотности воды, а данный гидроциклон предназначен для отделения более легкой фракции (масла) от воды.The disadvantage of a hydrocyclone is the impossibility of releasing a mixture of water and small particles (0.5 mm) of rock through the outlet pipe, since their mixture has a density greater than the density of water, and this hydrocyclone is designed to separate the lighter fraction (oil) from water.
Наиболее близким по технической сущности является трехпродуктовый гидроциклон (Пат. 1773495, А1. Опубл. 1992.11.07), включающий цилиндроконический корпус, тангенциальный входной патрубок подачи исходной смеси, диафрагмы с укреплённым в ней вертикальным патрубком выпуска смеси. К верхней части корпуса примыкает цилиндрическая камера дополнительной очистки с двумя выпускными патрубками для выпуска, соответственно, промежуточного продукта и верхнего продукта.The closest in technical essence is a three-product hydrocyclone (Pat. 1773495, A1. Publ. 1992.11.07), including a cylindrical-conical body, a tangential inlet pipe for supplying the initial mixture, a diaphragm with a vertical mixture outlet pipe fixed in it. Adjacent to the upper part of the housing is a cylindrical chamber for additional purification with two outlet pipes for releasing, respectively, the intermediate product and the upper product.
Недостатком гидроциклона является возможность попадания частиц, прошедших через выпускной вертикальный патрубок в патрубки промежуточного и верхнего продукта. При этом попадание частиц крупностью 0,1-0,5 мм в патрубок верхнего продукта приведет к повышенному износу лопаток подающего шламового насоса. Для предотвращения этого необходимо в подземное шламохранилище подавать 30 м3/сутки чистой воды (для условий Гайского ГОКа), что является существенным отрицательным фактором для окружающей среды и дополнительными затратами энергии.The disadvantage of a hydrocyclone is the possibility of particles passing through the vertical outlet pipe getting into the intermediate and upper product pipes. In this case, the entry of particles with a particle size of 0.1-0.5 mm into the upper product nozzle will lead to increased wear of the blades of the feed slurry pump. To prevent this, it is necessary to supply 30 m 3 /day of clean water to the underground sludge storage facility (for the conditions of the Gaisky GOK), which is a significant negative factor for the environment and additional energy costs.
Целью предложенного технического решения является повышение эффективности очистки шахтных вод, экономии воды за счет увеличения возврата очищенной воды в зумпф, т.е. оборотного водоснабжения и уменьшения износа лопаток ротора перекачивающего насоса.The purpose of the proposed technical solution is to increase the efficiency of mine water treatment and save water by increasing the return of purified water to the sump, i.e. circulating water supply and reducing wear on the rotor blades of the transfer pump.
Поставленная цель достигается тем, что в известном трехпродуктовом гидроциклоне, включающем цилиндроконический корпус 1 с тангенциальным питающим патрубком 2, нижний разгрузочный патрубок 3, вертикальный сливной патрубок 4, камеру дополнительной очистки 5 с размещенными в ней сливным патрубком 6 для слива промежуточного продукта и верхнего патрубка 7 для слива осветленной воды, камера дополнительной очистки выполнена в виде усеченного конуса с большим основанием в верхней части, а разность высот между верхним патрубком 7 (Н3), сливным патрубком 6 (Н2) и питающим патрубком 2, диаметром патрубка 4 (dп), разгрузочным патрубком 3 (Н1) и патрубком 6, производительностью по питанию (Q0), площадью питающего патрубка (S0), максимальным диаметром частиц шлама (d2), удаляемого через сливной патрубок, плотностью твердых частиц (ρт) и воды (ρв), коэффициентом обтекаемости (с) и диаметром циклона (D) связаны зависимостями: This goal is achieved by the fact that in the known three-product hydrocyclone, including a cylindrical-conical body 1 with a tangential supply pipe 2, a lower discharge pipe 3, a vertical drain pipe 4, an additional cleaning chamber 5 with a drain pipe 6 placed in it for draining the intermediate product and an upper pipe 7 to drain clarified water, the additional purification chamber is made in the form of a truncated cone with a large base in the upper part, and the height difference between the upper pipe 7 (H 3 ), drain pipe 6 (H 2 ) and supply pipe 2, the diameter of pipe 4 (d p ), discharge pipe 3 (H 1 ) and pipe 6, feed capacity (Q 0 ), area of the supply pipe (S 0 ), maximum diameter of sludge particles (d 2 ), removed through the drain pipe, density of solid particles (ρ t ) and water (ρ in ), streamlining coefficient (c) and cyclone diameter (D) are related by the following dependencies:
Н3+ Н2 + Н1 = 0,5(Q0 /S0)2/g (1)H 3 + H 2 + H 1 = 0.5(Q 0 /S 0 ) 2 /g (1)
где Н3 - разность высот между верхним и сливным патрубком, м;where H 3 is the difference in height between the upper and drain pipes, m;
Н2 - разность высот между сливным и питающим патрубком, м;H 2 - height difference between the drain and supply pipes, m;
Н1 - разность высот между питающим и песковым патрубком, м;H 1 - height difference between the supply and sand pipes, m;
Q0 - производительность по питанию, м3/с;Q 0 - feeding capacity, m 3 /s;
S0 - площадь питающего патрубка, м2;S 0 - area of the supply pipe, m 2 ;
g - ускорение свободного падения, м/с2.g - free fall acceleration, m/s 2 .
Н3 = (2d2*с * ρт) (3ρв)-1 (2)H 3 = (2d 2 *c * ρ t ) (3ρ in ) -1 (2)
где d2 - максимальный диаметр частиц шлама, м; where d 2 is the maximum diameter of sludge particles, m;
с - коэффициент обтекаемости; c - streamlining coefficient;
ρт - плотность частиц, кг/м3;ρ t - particle density, kg/ m3 ;
ρв - плотность воды, кг/м3.ρ in - density of water, kg/m 3 .
Н1 = 5D (3)H 1 = 5D (3)
где D - диаметр циклона, м.where D is the diameter of the cyclone, m.
2Кd2 ρт g(3ρв)-1 = [4Q0(π dп 2)-1]2 (4)2 K d 2 ρ t g(3ρ in ) -1 = [4Q 0 (π d p 2 ) -1 ] 2 (4)
где К - коэффициент запаса, равный 1,21;where K is the safety factor equal to 1.21;
d2 - максимальный диаметр частиц шлама, удаляемого через сливной патрубок, м;d 2 - maximum diameter of sludge particles removed through the drain pipe, m;
dп - диаметр вертикального сливного патрубка, м.d p - diameter of the vertical drain pipe, m.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства.In fig. 1 shows a general view of the device.
Трехпродуктовый гидроциклон состоит из цилиндроконического корпуса 1, тангенциального питающего патрубка 2 подачи исходной смеси, закрепленного в цилиндрической части цилиндроконического корпуса 1. В верхней торцевой части цилиндроконического корпуса 1 закреплен вертикальный сливной патрубок 4, камера дополнительной очистки 5 с размещенными в ней сливным патрубком 6 для слива промежуточного продукта и верхнего патрубка 7 для слива осветленной воды. В нижней части цилиндроконического корпуса 1 закреплен нижний разгрузочный патрубок 3. Камера дополнительной очистки 5 выполнена в виде конуса, жестко закрепленного в сливном патрубке 4 и расширяющегося от патрубка 4 к патрубку 7.A three-product hydrocyclone consists of a cylindrical-conical body 1, a tangential supply pipe 2 for supplying the initial mixture, fixed in the cylindrical part of the cylindrical-conical body 1. In the upper end part of the cylindrical-conical body 1 there is a vertical drain pipe 4, an additional cleaning chamber 5 with a drain pipe 6 placed in it for draining intermediate product and upper pipe 7 for draining clarified water. The lower discharge pipe 3 is fixed in the lower part of the cylindrical-conical body 1. The additional cleaning chamber 5 is made in the form of a cone, rigidly fixed in the drain pipe 4 and expanding from pipe 4 to pipe 7.
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Исходное питание - загрязненная шламом вода по тангенциальному питающему патрубку 2 подается в цилиндроконический корпус 1. Крупные частицы (0,5 – 5 мм) за счет центробежной силы прижимаются к стенкам цилиндроконического корпуса 1 и за счет силы трения теряют скорость, опускаются вниз и через нижний разгрузочный патрубок 3 попадают в нижний сборник (на чертеже не показан). Как показывает практика, для обеспечения улавливания крупных частиц высота цилиндроконического корпуса 1 должна быть равна Н1 = 5D. Менее крупные частицы (0,1 мм) не достигают стенки цилиндроконического корпуса 1 и восходящим потоком воды попадают в вертикальный сливной патрубок 4, а затем в камеру дополнительной очистки 5 и через сливной патрубок 6 удаляются и попадают в нижний сборник. При этом величина напора на сливном патрубке определяется формулой (2), что обеспечит прекращение подъема частиц крупностью (d2) и удаление их через сливной патрубок 6. Частицы, диаметром меньше 0,2мм поднимаются выше и попадают вместе с водой в верхний патрубок 7 и затем возвращаются в исходное питание. Частицы шлама крупностью более 0,2 мм не могут попасть в верхний патрубок 7, так как скорость их падения в воде больше, чем вертикальная скорость движения воды на уровне верхнего патрубка (камера дополнительной очистки 5 выполнена в виде конуса и скорость потока воды уменьшается с увеличением высоты). Установлено, что частицы крупностью 0,2 мм не оказывают существенного влияния на износ лопаток шламового насоса. Для обеспечения необходимого расхода через верхний патрубок 7 динамическое давление на выходе тангенциального питающего патрубка определяется формулой (1). Для обеспечения скорости витания в жидкости частиц крупностью d2 = 0,2 мм на уровне сливного патрубка 6 должно выполняться условие (4).Initial supply - sludge-contaminated water is supplied through the tangential supply pipe 2 into the cylindrical-conical housing 1. Large particles (0.5 - 5 mm) are pressed against the walls of the cylindrical-conical housing 1 due to centrifugal force and, due to the friction force, lose speed, fall down and through the lower discharge pipe 3 enters the lower collection (not shown in the drawing). As practice shows, to ensure the capture of large particles, the height of the cylindrical-conical body 1 should be equal to H 1 = 5D. Smaller particles (0.1 mm) do not reach the wall of the cylindrical-conical body 1 and, with an ascending flow of water, enter the vertical drain pipe 4, and then into the additional cleaning chamber 5 and are removed through the drain pipe 6 and enter the lower collection. In this case, the pressure on the drain pipe is determined by formula (2), which will ensure that particles of size (d 2 ) stop rising and are removed through the drain pipe 6. Particles with a diameter of less than 0.2 mm rise higher and fall together with water into the upper pipe 7 and then return to their original diet. Sludge particles larger than 0.2 mm cannot enter the upper pipe 7, since the speed of their fall in the water is greater than the vertical speed of water at the level of the upper pipe (the additional cleaning chamber 5 is made in the form of a cone and the water flow speed decreases with increasing height). It has been established that particles with a particle size of 0.2 mm do not have a significant effect on the wear of slurry pump blades. To ensure the required flow through the upper pipe 7, the dynamic pressure at the outlet of the tangential supply pipe is determined by formula (1). To ensure the speed of soaring in the liquid of particles with a size d 2 = 0.2 mm at the level of the drain pipe 6, condition (4) must be met.
Пример расчёта трёх продуктового гидроциклона фиг. 1An example of calculating a three product hydrocyclone Fig. 1
По горизонтали max крупности твердых частиц, уходящих в верхний слив находится их скорость падения в воде: Horizontally, the maximum size of solid particles going into the upper drain is their speed of falling in the water:
где: ρм и ρв - соответственные плоскости материала и воды, КГ/м3;where: ρ m and ρ in - the corresponding planes of the material and water, KG/m 3 ;
g - ускорение свободного падения, м/с2;g - free fall acceleration, m/s 2 ;
d - max диаметр частиц в очищенной воде, м.d - max diameter of particles in purified water, m.
Следовательно, на верхнем уровне среднего сливного патрубка вертикальная составляющая скорости пульпы не должна быть больше (- коэффициент занафа, равный 1,1):Therefore, at the upper level of the middle drain pipe, the vertical component of the pulp velocity should not be greater than ( - zanaf coefficient equal to 1.1):
Расход пульпы через песковую насадку: Pulp consumption through sand nozzle:
где: S1- площадь сечения песковой насадки ().where: S1 is the cross-sectional area of the sand packing ( ).
Расход пульпы через среднюю насадку (патрубок):Pulp flow through the middle nozzle (pipe):
где S2 - площадь среднего патрубка ()where S2 is the area of the middle pipe ( )
Вертикальная составляющая скорости на уровне верхней части среднего патрубка определяется из уравнения неразрывности патока:The vertical component of the velocity at the level of the upper part of the middle pipe is determined from the molasses continuity equation:
где: Д2 - диаметр циклона на уровне верхней части патрубка, м.where: D 2 is the diameter of the cyclone at the level of the upper part of the pipe, m.
Из уравнения находится Д2: From the equation D2 is found :
Принимаем Д2 = 1060 мм.We accept D 2 = 1060 mm.
Фактическая скорость пульпы в заданном сечении: Actual pulp velocity in a given section:
Следовательно, частицы крупностью больше 0,2 мм не смогут подниматься выше этого уровня. Consequently, particles larger than 0.2 mm will not be able to rise above this level.
Относительная экономия воды за счет применения циклона: Relative water savings due to the use of a cyclone:
Таким образом, использование изобретения позволит применять гидроциклон для очистки многофазных жидкостей, содержащих грубо- диспергированные примеси, отличные по удельному весу как в большую, так и в меньшую стороны от удельного веса обрабатываемой жидкости. По сравнению с прототипом предлагаемый гидроциклон имеет следующие преимущества: возможность получения требуемой степени очистки путем сгущения фракции, не изменяя живого сечения сливной трубы, и не влияет на режим работы гидроциклона. Удаления шламов из жидкостей обеспечивает их осветление и в дальнейшем позволяет снизить абразивный износ насосов при перекачке жидкостей на поверхность горных выработок, а также использовать осветленные воды для повторного использования для задач горного предприятия.Thus, the use of the invention will make it possible to use a hydrocyclone for the purification of multiphase liquids containing coarsely dispersed impurities that differ in specific gravity, both higher and lower than the specific gravity of the liquid being treated. Compared to the prototype, the proposed hydrocyclone has the following advantages: the ability to obtain the required degree of purification by thickening the fraction without changing the open cross-section of the drain pipe, and does not affect the operating mode of the hydrocyclone. Removing sludge from liquids ensures their clarification and subsequently makes it possible to reduce abrasive wear of pumps when pumping liquids to the surface of mine workings, as well as to use clarified water for reuse for mining enterprise tasks.
Claims (19)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2802921C1 true RU2802921C1 (en) | 2023-09-05 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4588558A (en) * | 1983-09-06 | 1986-05-13 | Mobil Oil Corporation | Closed FCC cyclone system |
| SU1773495A1 (en) * | 1990-03-16 | 1992-11-07 | Gni Pk I Yuzhniigiprogaz | Three-product hydrucyclone |
| RU16832U1 (en) * | 2000-09-19 | 2001-02-20 | Открытое акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" | THREE-PRODUCT HYDROCYCLONE FOR CLEANING OIL-CONTAINING WASTE WATERS |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4588558A (en) * | 1983-09-06 | 1986-05-13 | Mobil Oil Corporation | Closed FCC cyclone system |
| SU1773495A1 (en) * | 1990-03-16 | 1992-11-07 | Gni Pk I Yuzhniigiprogaz | Three-product hydrucyclone |
| RU16832U1 (en) * | 2000-09-19 | 2001-02-20 | Открытое акционерное общество "Татарский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения" | THREE-PRODUCT HYDROCYCLONE FOR CLEANING OIL-CONTAINING WASTE WATERS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100579917C (en) | Three-phase cyclone separator and oily sewage purification treatment system | |
| CN102089052A (en) | Apparatus and method for mechanical degassing | |
| CN111392920A (en) | High-efficient micro-nano air supporting sewage treatment plant | |
| CN214060257U (en) | A kind of hydraulic cyclone pretreatment type aerated grit chamber sand removal system | |
| CN112174452A (en) | A kind of hydraulic cyclone pretreatment type aerated grit chamber sand removal system | |
| RU2802921C1 (en) | Three-product hydrocyclone | |
| CN109879467B (en) | Sludge concentration and separation device for mine water treatment | |
| CN205803170U (en) | A kind of Waste Water Treatment in coal | |
| CN108862466A (en) | A kind of device and method carrying out oily wastewater pre-separation based on axial eddy technology | |
| CN116986769B (en) | Micro-sand ballast precipitation device with deep oil removal function | |
| CN220237844U (en) | High-efficient aeration grit chamber | |
| RU2506110C1 (en) | Settling oil separator | |
| CN111470665A (en) | A mine hydroelectric thickening eddy current pretreatment system and using method | |
| RU229926U1 (en) | Three-product hydrocyclone | |
| CN111410257A (en) | Oil-containing sludge and sewage separation device | |
| CN202865025U (en) | Multifunctional water treatment device | |
| US5792363A (en) | Method for removing solids from a contaminated liquid | |
| CN211367186U (en) | a sediment separator | |
| RU2570459C1 (en) | Water treatment apparatus | |
| CN211801692U (en) | A cyclone separator for separating fine sand in purified sludge mortar liquid | |
| CN223175917U (en) | A coal washing wastewater solid-liquid separation device | |
| CN209276196U (en) | A kind of cyclone air-flotation separator | |
| CN110813900A (en) | Method and device for treating oil sludge sand by using low-speed rotational flow | |
| RU2085498C1 (en) | Waste water treatment plant | |
| CN223615444U (en) | High-precision fine particle mud-sand separator |